4.2.8. Микроструктурный мониторинг

Целью микроструктурного мониторинга является оценка основных характеристик микроструктуры металла в процессе эксплуатации оборудования. Технология мониторинга включает в себя определение мест контроля, подготовку шлифов, выборку микрообразцов или снятие реплик, металлографический анализ средствами оптической или электронной микроскопии.

Определение опасных зон элементов, из которых должны производиться выборки микрообразцов или снятие реплик, осуществляется на основании расчетов (максимальное исчерпание ресурса) и результатов предыдущего исследования методами УЗК, МПД, ВТК и ДАО-технологии. В трубопроводах обычно такими местами являются растянутая зона и переходы от изогнутой части гиба к прямым участкам, металл шва и прилегающий к нему основной металл сварных соединений.

Контроль микроповреждений на поверхности элементов в опасных зонах сначала производится на предварительно подготовленных площадках-шлифах с помощью переносного микроскопа или метода реплик. При подготовке шлифа удаляется верхний обезуглероженный слой толщиной около 1 мм, затем на поверхности производится многократное химическое травление и полировка. Размеры шлифа должны быть не менее 3020 мм.

Реплики представляют собой отпечаток структурного рельефа исследуемой металлической поверхности. Для их изготовления применяют материалы в виде пленок на основе ацетатов целлюлозы. Сначала пленка увлажняется ацетоном и прижимается к исследуемой поверхности. После высыхания полученная реплика отделяется от поверхности шлифа, закрепляется на стекле скотчем рельефной поверхностью наружу и затем исследуется с помощью оптического микроскопа при увеличениях от 50 до 1000.

Ацетатная реплика воспроизводит все детали микроструктуры шлифа: границы зерен, выделения на границах, включения, трещины, поры. По разрешающей способности результаты исследования с помощью оптического микроскопа шлифов поверхности и реплик равноценны, каждый из них позволяет выявить дефекты размером до 0,1 мкм.

В зонах, где выявлены микродефекты, производится выборка микрообразцов методом электроэррозионной резки. Для анализа структуры металла обычно выбираются по два микрообразца размером 831,5 мм, смещенных относительно друг друга не менее чем на 40 мм. Глубина лунки, создаваемой при выборке микрообразца, не должна превышать 1,8 мм. Лунка удаляется мелкозернистым наждачным камнем с помощью шлифмашинки, в результате чего образуется плоская лыска размером 20-30 мм со сглаженными кромками. Толщина удаленного слоя не должна превышать 2 мм.

Отобранные микрообразцы и реплики исследуются на наличие и характер распределения неметаллических включений, определяется величина зерна, размеры и ориентация пор, наличие микротрещин. По результатам микроструктурного анализа оценивается категория повреждения микроструктуры металла (КПМ) согласно признакам, приведенным в табл. 4.2.

Изображения микроструктуры металла с помощью видеокамеры или цифрового фотоаппарата через насадку микроскопа регистрируются и записываются в память компьютера в виде рисунка стандартных форматов bmp или jpeg.

Контроль микроструктуры и микроповрежденности металла проводят обычно после монтажа и в период текущих, средних и капитальных ремонтов энергоблоков.

Таблица 4.2. Категории повреждения микроструктуры металла гибов паропроводов из сталей 12Х1МФ и 15Х1М1Ф в процессе длительной эксплуатации

КПМ	Характеристика микроструктуры
1	В пределах исходной сдаточной микроструктуры
2	В пределах исходной браковочной микроструктуры или небольшие изменения исходной сдаточной микроструктуры на начальной стадии старения: четкие границы зерен, дисперсные карбиды располагаются по телу и границам зерен
3	Заметные изменения исходной (сдаточной и браковочной микроструктуры): границы зерен частично размыты, карбиды размером 1-1,5 мкм располагаются по границам и телу зерен
4.1 4.2	Существенные изменения исходной сдаточной (4.1) и браковочной (4.2) микроструктуры: наблюдается сильное размывание границ; карбиды укрупняются до 1-2 мкм, располагаясь преимущественно по границам зерен, приграничные участки шириной до 3 мкм обеднены карбидами
5.1 5.2 5.3 5.4	Большие изменения исходной микроструктуры, характеризующиеся образованием микропор: · наличие единичных изолированных микропор со средним размером до 2 мкм; · наличие множественных микропор со средним размером до 2 мкм без определенной ориентации; · наличие множественных микропор со средним размером до 2 мкм, ориентированных по границам зерен; · наличие множественных микропор, ориентированных по границам зерен, увеличение размера пор до 2.5-5 мкм
6.1 6.2	Значительные изменения микроструктуры, характеризующиеся образованием цепочек микропор по границам зерен ·наличие цепочек пор в пределах одного зерна; ·наличие цепочек пор в пределах нескольких зерен
7.1 7.2	Наличие цепочек пор, слившихся в микротрещины Наличие микротрещин по границам зерен вплоть до развития макротрещин